CN103680072A - 一种用于电梯的地震预警装置及预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电梯的地震预警装置及预警方法，装置包括数字信号处理器，用于采集该电梯地震加速度的信息采集系统、报警信号输出电路、手机短信发送电路、通讯电路以及电源电路；所述信息采集系统、报警信号输出电路、手机短信发送电路以及通信电路均与数字信号处理器连接；所述电源电路为数字信号处理器、信息采集系统、报警信号输出电路、手机短信发送电路以及通信电路供电。本发明在电梯地震预警装置的日常运行中，能自动对传感器的失效进行自检并即时短信提示，有效地避免因长期运行而导致传感器失效且无法得知，进而致使地震预警功能无效的后果。

Description

一种用于电梯的地震预警装置及预警方法

技术领域

本发明涉及地震预警的技术领域，特别涉及一种用于电梯的地震预警装置及预警方法。

背景技术

我国是一个地震多发国家，二十世纪以来发生6级以上地震近800次。中国作为电梯生产与消费大国，却有70%的电梯安装在地震带上。电梯地震预警装置是一种可以通过检测本梯本地地震动加速度以识别地震P波和S波的到临，并通知电梯作出相应反应的装置，能减轻地震发生时人员伤亡和降低地震中电梯因运载受损的可能性。

但是，目前国内的电梯地震预警装置的地震动传感器并不具备失效自检且远程提示的功能，因此该缺陷使得存在部分电梯地震预警装置传感器已经失灵却无从得知，继续运行的情况。在此状况下当地震到临时，由于传感器已经失效故不能做出正确的反应，更有甚者在无地震情况下装置的误判使得电梯运行紊乱，反而造成乘客伤亡或电梯损毁，是该类装置不得不重视的安全隐患。同时，国内的电梯地震预警装置存在另一不足是当监测到地震动后，并不能通知维保单位或相关单位进行电梯震后安全隐患排查。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，为了克服传统电梯地震预警装置的传感器不具备失效自检功能和装置受地震触发后缺乏远程提示功能的不足，提供一种用于电梯的地震预警装置。

本发明的另一目的在于，提供一种用于电梯的地震预警装置的预警方法。

为了达到上述第一发明目的，采用以下技术方案：

一种用于电梯的地震预警装置，包括数字信号处理器，用于采集该电梯地震加速度的信息采集系统、报警信号输出电路、手机短信发送电路、通讯电路以及电源电路；所述信息采集系统、报警信号输出电路、手机短信发送电路以及通信电路均与数字信号处理器连接；所述电源电路为数字信号处理器、信息采集系统、报警信号输出电路、手机短信发送电路以及通信电路供电。

优选的，所述信息采集系统包括地震动加速度传感器、上拉电阻、电源滤波电路以及传感器滤波电路，所述上拉电阻、电源滤波电路以及传感器滤波电路均与地震动加速度传感器连接。

优选的，所述地震动加速度传感器为三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器通过SPI总线与数字信号处理器连接。

优选的，所述通讯电路为RS232通讯电路，所述RS232通讯电路包括一串行接口电路，所述串行接口电路连接于数字信号处理器的串行接口端。

优选的，所述电源电路包括外部电源电路和内部电源电路，所述外部电源电路为220V的输入电路，所述内部电源电路为内置5V和12V的输出电源电路。

优选的，所述数字信号处理器为TMS320F28069PZ、TMS320F28068或TMS320F28335。

为了达到上述第二发明目的，采用以下技术方案：

一种用于电梯的地震预警装置的预警方法，包括下述步骤：

S1、信息采集系统采集地震动加速度信息，在收到数字信号处理器的请求后，通过SPI总线报送给数字信号处理器；

S2、数字信号处理器实时收集地震动加速度信息，经处理、判断后按照警示等级产生报警信号发送至与电梯地震预警装置相连的电梯控制柜；

S3、数字信号处理器定时启动地震动加速度传感器的自检功能，自动施加内部静电力，利用静电力驱使其力敏传感元件移动，实现传感器自检；

S4、利用手机短信发送电路，在预先设定的条件下向指定的手机信号发布本装置地震信息监测情况。

优选的，步骤S2中，由数字信号处理器实时收集到的地震动加速度信息经程序处理、判断后的报警信号输出电路为三路输出：其中，第一路为地震P波识别输出；第二路为超过S波一级阈值输出；第三路为超过S波二级阈值输出；当发生任意一路输出被触发时，该信息同时会通过手机短信发送电路将提前设定好的对应短信息发送至指定手机号码，所述触发是指：与数字信号处理器相连的手机短信发送电路，在识别出P波后、识别的地震S波超过设定的S波一级阈值后、超过设定的S波二级阈值后和自检失败后，能通过该电路将相关预先设定的短信内容发送至指定号码手机。

优选的，步骤S3中，数字信号处理器每隔若干小时后自动向加速度传感器设定传感器自检，如果自检失败，则将该项信息以短信息的方式发送至指定手机号码；如果连续一个月自检正常，则向指定手机号码发送短信息报送传感器能正常工作的事实。

优选的，步骤S2中，步骤S2中，对地震动加速度信息处理、判断的过程为：

S21、对实时采集的地震动加速度利用加速度和速度两者综合判断的STA/LTA识别算法，当运算结果大于设定阈值时判断为P波；

S22对加速度的大小与S波一级阈值实时比较，当加速度大于S波一级阈值时判断为微震动，触发S波一级阈值输出；

S23对加速度的大小与S波二级阈值实时比较，当加速度大于S波二级阈值时判断为中/强震动，触发S波二级阈值输出。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明在该电梯地震预警装置的日常运行中，能自动对传感器的失效进行自检并即时短信提示，有效地避免因长期运行而导致传感器失效且无法得知，进而致使地震预警功能无效的后果，优势在于无须人工定期检查。

2、本发明在报警信号触发后有短信提示，有利于电梯维保等单位对该电梯受地震后及时开展安全隐患排查。二者有效地提高电梯地震预警装置的运行可靠性。

附图说明

图1是本发明用于电梯的地震预警装置的结构框图；

图2是地震动加速信息采集系统电气原理示意图；

图3是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实施例的用于电梯的地震预警装置，包括，包括数字信号处理器，用于采集该电梯地震加速度的信息采集系统、报警信号输出电路、手机短信发送电路、通讯电路以及电源电路；所述信息采集系统、报警信号输出电路、手机短信发送电路以及通信电路均与数字信号处理器连接；所述电源电路为数字信号处理器、信息采集系统、报警信号输出电路、手机短信发送电路以及通信电路供电。

本实施例中，用于电梯的地震预警装置采用的数字信号处理器DSP型号为Texas Instrument公司生产的TMS320F28069PZ，当然其他的DSP芯片也是可以的，例如TMS320F28035，TMS320F28068，TMS320F28335，本实施例中以TMS320F28069PZ为例进行说明。数字信号处理器TMS320F28069PZ实时收集地震动加速度信息，经处理、判断后按照警示等级产生报警信号发送至与电梯预警装置相连的电梯控制柜。

如图2所示，所述信息采集系统包括地震动加速度传感器、上拉电阻、电源滤波电路以及传感器滤波电路，所述上拉电阻、电源滤波电路以及传感器滤波电路均与地震动加速度传感器连接。所述地震动加速度传感器为三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器通过SPI总线与数字信号处理器连接。本实施例中，地震动加速度传感器为ADXL362，当然其他型号的传感器同样适用于本申请。本实施例中以ADXL362为例进行说明，ADXL362是一个三轴加速度传感器，无需经过任何额外的特殊的模拟运算放大电路、模拟-数字转换，并通过SPI总线以数字信号方式与DSP通讯。

手机短信发送电路，能在DSP的控制下向指定手机号码发送预先设定的短信内容；所述通讯电路为RS232通讯电路，所述RS232通讯电路包括一串行接口电路，所述串行接口电路连接于数字信号处理器的串行接口端。

所述电源电路包括外部电源电路和内部电源电路，所述外部电源电路为220V的输入电路，所述内部电源电路为内置5V和12V的输出电源电路。即配套的电源电路为220V AC输入，12VDC和5VDC输出的电源电路，12DVC、5VDC为电梯预警装置内的各个组成部分的电源输入提供所需的电压和功率。

如图3所示，本发明用于电梯的地震预警装置的预警方法，包括下述步骤：

S1、信息采集系统采集地震动加速度信息，在收到数字信号处理器的请求后，通过SPI总线报送给数字信号处理器；

S2、数字信号处理器实时收集地震动加速度信息，经处理、判断后按照警示等级产生报警信号发送至与电梯地震预警装置相连的电梯控制柜；

S3、数字信号处理器定时启动地震动加速度传感器的自检功能，自动施加内部静电力，利用静电力驱使其力敏传感元件移动，实现传感器自检；

S4、利用手机短信发送电路，在预先设定的条件下向指定的手机信号发布本装置地震信息监测情况。

步骤S1中，数字信号处理器DSP通过SPI总线实时地向地震动加速度信息采集系统获取三轴加速度信息，对P波处理的算法为：对实时采集的地震动加速度利用加速度和速度两者综合判断的STA/LTA识别算法，其中STA表示对加速度或速度的短时平均滑窗，LTA表示对加速度或速度的长时平均滑窗，STA/LTA表示加速度或速度的短时平均滑窗与长时平均滑窗的比值，当运算结果大于滑窗比值设定阈值时识别为P波，触发P波识别输出；对S波处理的算法为：1.对加速度的大小与S波一级阈值实时比较，当加速度大于S波一级阈值时判断为微震动，触发S波一级阈值输出；2.对加速度的大小与S波二级阈值实时比较，当加速度大于S波二级阈值时判断为中/强震动，触发S波二级阈值输出。识别是否正在经历地震P波、地震S波阶段，在识别出S波阶段后判断是否超过设定的S波一级阈值和二级阈值。P波识别、超过S波一级阈值和超过S波二级阈值分别对应三路报警信号，该信号可以与电梯控制柜或电梯相关控制装置相连。

步骤S2中，由数字信号处理器实时收集到的地震动加速度信息经程序处理、判断后的报警信号输出电路为三路输出：其中，第一路为地震P波识别输出；第二路为超过S波一级阈值输出；第三路为超过S波二级阈值输出；当发生任意一路输出被触发时，该信息同时会通过手机短信发送电路将提前设定好的对应短信息发送至指定手机号码，所述触发是指：与数字信号处理器相连的手机短信发送电路，在识别出P波后、识别的地震S波超过设定的S波一级阈值后、超过设定的S波二级阈值后和自检失败后，能通过该电路将相关预先设定的短信内容发送至指定号码手机。

步骤S3中，数字信号处理器每隔若干小时后自动向加速度传感器设定传感器自检，如果自检失败，则将该项信息以短信息的方式发送至指定手机号码。

步骤S2中，数字信号处理器实时收集地震动加速度信息对P波处理的算法为：对实时采集的地震动加速度利用加速度和速度两者综合判断的STA/LTA识别算法，其中STA表示对加速度或速度的短时平均滑窗，LTA表示对加速度或速度的长时平均滑窗，STA/LTA表示加速度或速度的短时平均滑窗与长时平均滑窗的比值，当运算结果大于滑窗比值设定阈值时识别为P波，触发P波识别输出；对S波处理的算法为：1.对加速度的大小与S波一级阈值实时比较，当加速度大于S波一级阈值时判断为微震动，触发S波一级阈值输出；2.对加速度的大小与S波二级阈值实时比较，当加速度大于S波二级阈值时判断为中/强震动，触发S波二级阈值输出。

为了实现定时自检功能，本发明的DSP，利用芯片内的定时器每隔若干小时便触发启动ADXL362的自检功能。如果自检成功，则关闭自检恢复正常检测状态，等待下一次自检；如果自检失败，则关闭自检并通过手机短信发送电路向指定手机号码发送预设短信内容，提醒接收方前来检修。

当DSP对收集的地震动信息经算法识别出P波、识别出的S波超过S波设定的一级阈值或超过S波设定的二级阈值后，DSP通过手机短信发送电路向指定手机号码发送预设短信内容，提醒接收方前来对震后电梯安全隐患进行排查。

为了便于本发明能够更改地震动识别参数，设置能与上位机相联的RS232通讯电路，通过配套的软件系统向装置设定更改后的参数值。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于电梯的地震预警装置，其特征在于，包括数字信号处理器，用于采集该电梯地震加速度的信息采集系统、报警信号输出电路、手机短信发送电路、通讯电路以及电源电路；所述信息采集系统、报警信号输出电路、手机短信发送电路以及通信电路均与数字信号处理器连接；所述电源电路为数字信号处理器、信息采集系统、报警信号输出电路、手机短信发送电路以及通信电路供电。

2.根据权利要求1所述的一种用于电梯的地震预警装置，其特征在于，所述信息采集系统包括地震动加速度传感器、上拉电阻、电源滤波电路以及传感器滤波电路，所述上拉电阻、电源滤波电路以及传感器滤波电路均与地震动加速度传感器连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于电梯的地震预警装置，其特征在于，所述地震动加速度传感器为三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器通过SPI总线与数字信号处理器连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于电梯的地震预警装置，其特征在于，所述通讯电路为RS232通讯电路，所述RS232通讯电路包括一串行接口电路，所述串行接口电路连接于数字信号处理器的串行接口端。

5.根据权利要求1所述的一种用于电梯的地震预警装置，其特征在于，所述电源电路包括外部电源电路和内部电源电路，所述外部电源电路为220V的输入电路，所述内部电源电路为内置5V和12V的输出电源电路。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种用于电梯的地震预警装置，其特征在于，所述数字信号处理器为TMS320F28069PZ、TMS320F28068或TMS320F28335。

7.一种基于权利要求1-6中任一项所述的用于电梯的地震预警装置的预警方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1、信息采集系统采集地震动加速度信息，在收到数字信号处理器的请求后，通过SPI总线报送给数字信号处理器；

S2、数字信号处理器实时收集地震动加速度信息，经处理、判断后按照警示等级产生报警信号发送至与电梯地震预警装置相连的电梯控制柜；

S3、数字信号处理器定时启动地震动加速度传感器的自检功能，自动施加内部静电力，利用静电力驱使其力敏传感元件移动，实现传感器自检；

S4、利用手机短信发送电路，在预先设定的条件下向指定的手机信号发布本装置地震信息监测情况。

8.根据权利要求7所述的用于电梯的地震预警装置的预警方法，其特征在于，步骤S2中，由数字信号处理器实时收集到的地震动加速度信息经程序处理、判断后的报警信号输出电路为三路输出：其中，第一路为地震P波识别输出；第二路为超过S波一级阈值输出；第三路为超过S波二级阈值输出；当发生任意一路输出被触发时，该信息同时会通过手机短信发送电路将提前设定好的对应短信息发送至指定手机号码，所述触发是指：与数字信号处理器相连的手机短信发送电路，在识别出P波后、识别的地震S波超过设定的S波一级阈值后、超过设定的S波二级阈值后和自检失败后，能通过该电路将相关预先设定的短信内容发送至指定号码手机。

9.根据权利要求7所述的用于电梯的地震预警装置的预警方法，其特征在于，步骤S3中，数字信号处理器每隔若干小时后自动向加速度传感器设定传感器自检，如果自检失败，则将该项信息以短信息的方式发送至指定手机号码；如果连续一个月自检正常，则向指定手机号码发送短信息报送传感器能正常工作的事实。

10.根据权利要求7所述的用于电梯的地震预警装置的预警方法，其特征在于，步骤S2中，对地震动加速度信息处理、判断的过程为：

S21、对实时采集的地震动加速度利用加速度和速度两者综合判断的STA/LTA识别算法，当运算结果大于设定阈值时判断为P波；

S22对加速度的大小与S波一级阈值实时比较，当加速度大于S波一级阈值时判断为微震动，触发S波一级阈值输出；

S23对加速度的大小与S波二级阈值实时比较，当加速度大于S波二级阈值时判断为中/强震动，触发S波二级阈值输出。

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